基于plc的雙母線開關(guān)柜監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于plc的雙母線開關(guān)柜監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

140.mv雙熔爐典型的開關(guān)柜系統(tǒng)在40.5kv電壓等級(jí)的開關(guān)箱中，兩側(cè)電源的電壓等級(jí)相對(duì)較高。它的維護(hù)方便，供電可靠，易于長(zhǎng)期擴(kuò)張，但成本高、結(jié)構(gòu)特殊、操作復(fù)雜。圖1為40.5kV雙母線開關(guān)柜典型的一次系統(tǒng)圖。其中涉及聯(lián)鎖的部件為前上隔離開關(guān)1G、后上隔離開關(guān)2G、下隔離開關(guān)3G、斷路器QF、地刀QSE及柜門。正常運(yùn)行時(shí)各部件之間的操作需要滿足以下順序環(huán)節(jié):(1)送電環(huán)節(jié)順序:判斷就地操作權(quán)限ue807五防解鎖信號(hào)ue807判斷地刀QSE是否分開ue807合前上隔離開關(guān)1G(或后上隔離開關(guān)2G)ue807合下隔離開關(guān)3Gue807合斷路器QF。2網(wǎng)絡(luò)控制電路PLC采集外部信號(hào)并經(jīng)內(nèi)部程序處理后輸出信號(hào)來控制斷路器的分合線圈、儲(chǔ)能電機(jī)、隔離開關(guān)電磁鎖(DSN-Y)、柜門電磁鎖(DSN-DMY)等。2.1fpga控制器經(jīng)分析統(tǒng)計(jì),本系統(tǒng)共用到8個(gè)開關(guān)量輸入和9個(gè)開關(guān)量輸出。為滿足要求,控制器采用高性能的西門子S7-200PLC(CPU224AC/DC/RLY),繼電器輸出方式,自帶兩個(gè)RS485通訊端口,一個(gè)用于連接本柜觸摸屏,另一個(gè)可連接至后臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)遠(yuǎn)傳的功能。2.2系統(tǒng)的硬件連接根據(jù)開關(guān)柜二次原理圖的設(shè)計(jì)規(guī)范,結(jié)合PLC的特殊接線方式,設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的硬件接線圖,分為信號(hào)輸入回路(見圖2)、控制和閉鎖回路(見圖3)。2.3ep7-micro/wlp3編程設(shè)計(jì)S7-200PLC使用專用軟件STEP7-Micro/Win32進(jìn)行編程設(shè)計(jì),編程語(yǔ)言為簡(jiǎn)單易懂的梯形圖。本系統(tǒng)部分梯形圖程序如圖4所示。3設(shè)計(jì)指紋監(jiān)控圖像3.1利用et等通訊接口本系統(tǒng)選用西門子TP277型彩色觸摸屏作為人機(jī)界面。此屏具備PPI/MPI/DP/Ethernet等通訊接口,具有用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的4MB物理內(nèi)存,采用標(biāo)準(zhǔn)的Windowscsv文件格式,存儲(chǔ)后的數(shù)據(jù)文件移植方便。支持VisualBasic腳本編程功能,可以擺脫P(yáng)LC編程模式的限制,能設(shè)計(jì)出功能強(qiáng)大的復(fù)雜程序,此功能在本系統(tǒng)模塊操作環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)中起到了關(guān)鍵作用。3.2監(jiān)控圖像設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)軟件采用西門子公司W(wǎng)inCCflexible2008,設(shè)計(jì)的監(jiān)控畫面可分為主界面、歷史趨勢(shì)圖、操作員界面3部分。3.2.1控制鍵、模塊操作鍵主界面包括一次系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬圖、信號(hào)指示、開關(guān)控制鍵、模塊操作鍵,如圖5所示。界面左側(cè)是一次系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬圖,在底部設(shè)置了對(duì)斷路器進(jìn)行操作的按鍵,在主界面右側(cè)是操作模塊設(shè)計(jì)。3.2.2歷史趨勢(shì)圖歷史趨勢(shì)視圖顯示了在可定義的時(shí)間段內(nèi)的記錄值,在運(yùn)行時(shí),操作員可以改變時(shí)間段以查看期望的信息(記錄的數(shù)據(jù))。3.2.3模式4:添加添加小組為了對(duì)某些操作如分合斷路器操作進(jìn)行保護(hù),防止不相關(guān)人員隨意操作,在WinCCflexible中設(shè)置了操作員組,此組將權(quán)限分為管理員和一般用戶。進(jìn)入系統(tǒng)后,一般用戶可監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行情況,查看各種數(shù)據(jù),若要操作某些按鍵,需要在操作員界面中進(jìn)行登錄,操作完畢后進(jìn)行注銷;若要在主界面中強(qiáng)制操作某些按鈕,會(huì)彈出登錄界面,只有輸入正確的用戶名和密碼才能夠繼續(xù)進(jìn)行操作。3.3plc與plc的通訊TP277型觸摸屏與S7-200PLC的通訊基于PPI協(xié)議。在WinCCflexible“通訊-連接”設(shè)置中建立觸摸屏與PLC之間的通訊。通訊驅(qū)動(dòng)程序選擇“SI-MATICS7200”,接口選擇IF1B,站地址缺省設(shè)置為1。在通訊同級(jí)參數(shù)中設(shè)置S7-200PLC的實(shí)際站地址,設(shè)置為2,配置文件選擇PPI。在同一網(wǎng)絡(luò)中,各站地址必須是惟一的,網(wǎng)絡(luò)參數(shù)波特率的選擇需要和PLC保持一致。4u3000旅游共鎖應(yīng)采用機(jī)械聯(lián)鎖ue807或倒線路聯(lián)鎖本系統(tǒng)基于西門子S7-200PLC和TP277觸摸屏設(shè)計(jì)了40.5kV雙母線開關(guān)柜的智能化監(jiān)控系統(tǒng),將工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用到開關(guān)柜配電領(lǐng)域,加強(qiáng)了操作人員和開關(guān)柜設(shè)備之間的交互,實(shí)現(xiàn)了五防閉鎖功能,拓展了監(jiān)控的范圍和深度,對(duì)于開關(guān)柜的智能化提出了一種新的思路。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活性較高,便于再次開發(fā),經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明,有著優(yōu)良的特性。(2)停電環(huán)節(jié)順序:判斷就地操作權(quán)限ue807五防解鎖信號(hào)ue807分?jǐn)嗦菲鱍Fue807分下隔離開關(guān)3Gue807分前上隔離開關(guān)1G(或后上隔離開關(guān)2G)ue807合地開關(guān)QSEue807此時(shí)可開后門檢修。(3)倒母線環(huán)節(jié)順序:前提為雙母線分段FL處于閉合狀態(tài)且本柜斷路器QF處于合閘狀態(tài),若此時(shí)1G處于合閘狀態(tài)而2G處于分閘狀態(tài),倒母線時(shí)需將2G合閘后再分開1G,反之亦然。常見的聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)方式可分為兩種,即機(jī)械聯(lián)鎖和電氣聯(lián)鎖。機(jī)械聯(lián)鎖主要是程序鎖、鑰匙盒等,由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,實(shí)現(xiàn)起來比較容易,技術(shù)也比較成熟,因此適合于單母線開關(guān)柜。電氣聯(lián)鎖是將設(shè)備的輔助接點(diǎn)按照防誤邏輯關(guān)系進(jìn)行連接實(shí)現(xiàn)閉鎖,由于其空間有限,柜內(nèi)元件排列復(fù)雜,完全通過機(jī)械聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)起來比較困難,因此雙母線開關(guān)柜使用電氣聯(lián)鎖作為主要閉鎖手段。目前電氣聯(lián)鎖主要是通過繼電器組合來設(shè)計(jì)電氣閉鎖回路,此種方式已應(yīng)用多年,存在接線復(fù)雜、易出故障、維護(hù)不方便的缺點(diǎn)。為此使用